【摘 要】
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随着飞行器性能的不断提高,对燃料性能的要求越来越高,燃料箱在飞行器内部所占的比重越来越大。而在气动加热下,燃料箱内部的燃料会在重力作用下产生分层,造成燃料箱内部的燃料的温度分布不均,容易造成局部的燃料过热。因此本文针对某结构燃料箱的热分层特性,展开了以下工作:首先设计并进行了燃料箱传热地面模拟试验,实验结果表明,满箱状态下燃料箱内部工质热分层明显,顶部工质与底部工质温差较大,最大可达47℃。而在半
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随着飞行器性能的不断提高,对燃料性能的要求越来越高,燃料箱在飞行器内部所占的比重越来越大。而在气动加热下,燃料箱内部的燃料会在重力作用下产生分层,造成燃料箱内部的燃料的温度分布不均,容易造成局部的燃料过热。因此本文针对某结构燃料箱的热分层特性,展开了以下工作:首先设计并进行了燃料箱传热地面模拟试验,实验结果表明,满箱状态下燃料箱内部工质热分层明显,顶部工质与底部工质温差较大,最大可达47℃。而在半箱状态下,工质的温差较小,最大不超过2℃。而在外部的工质流入的状态下,会直接破坏燃料箱内部的热分层结构,使燃料箱内部的温度均匀分布。开展了燃料箱传热分层的数值模拟,通过与实验结果的对比验证了模拟结果的可靠性。结果表明,高温工质主要沿壁面向燃料箱顶部运动,而顶部的面积较小,所以比较容易聚集高温工质,燃料箱下部的流场由涡所主导,抑制了工质的热分层,使得温度分布较均匀。半箱状态下,液面顶部的面积较大,因此中心区域温差相对较小。而在流入的外部工质的作用下,燃料箱内部产生了剧烈的掺混,整体流场被漩涡所占据,热分层结构被彻底破坏。针对燃料箱的结构提出了不同的改进方案。可以发现,在燃料箱壁面45°处位置上安装的隔板结构可以有效的阻挡高温工质向燃料箱顶部运动,使顶部工质的温升平均下降14%。由于不同形状管道对箱内大部分区域的掺混影响不大,因此改变管道形状只会在燃料箱顶部产生不超过2℃的温差。
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